用于从酸性工艺水中沉淀砷和重金属的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于从含有砷和重金属的酸性、特别是硫酸工艺水(12)中沉淀砷和重金属的方法，该方法包括具有硫化物‑沉淀阶段(C)的沉淀工艺期(II)，其中通过向工艺水(12)中添加硫化物‑沉淀试剂(16)使砷和至少一种主要重金属一起析出，使得砷以硫化砷析出且至少一种主要重金属以金属硫化物析出。所述硫化物‑沉淀阶段(C)包括第一硫化物‑沉淀步骤(C.1)，其中向在第一硫化物‑沉淀反应器(14)中的工艺水(12)添加硫化物‑沉淀试剂，由此生成仍然包含砷或者仍然包含砷和所述主要重金属的中间液体(22)。在第一硫化物‑沉淀步骤(C.1)之后，将中间液体(22)转移到第二硫化物‑沉淀反应器(30)中。所述硫化物‑沉淀阶段(C)包括第二硫化物‑沉淀步骤(C.2)，其中向在第二硫化物‑沉淀反应器(14)中的中间液体(12)添加硫化物‑沉淀试剂，由此生成基本上不含砷的残余液体(32)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于从酸性工艺水中沉淀砷和重金属的方法
本专利技术涉及一种用于从含有砷和重金属的酸性、特别是硫酸工艺水中沉淀砷和重金属的方法，其中所述方法包括具有硫化物-沉淀阶段的沉淀工艺期，在所述硫化物-沉淀阶段中通过向工艺水中添加硫化物-沉淀试剂而将砷和至少一种主要重金属一起析出，使得砷以硫化砷析出且所述至少一种主要重金属以金属硫化物析出。
技术介绍
既含砷又含重金属的酸性工艺水作为硫酸废水产生在例如在铜冶炼或半导体器件制造过程中。但在很多其他工业过程中也可能出现被砷和重金属污染的硫酸工艺水。这种工艺水也被称为硫酸洗涤水。本申请中主要重金属仅意指考虑与砷一起沉淀的重金属。工艺水还可能包含其他不同于主要重金属的重金属，其中主要重金属通常与其他重金属相比以最高浓度存在于工艺水中。在下文中，通过使用如在铜冶炼过程中后续工艺中产生的上述工艺水示例说明本专利技术。在铜冶炼的过程中产生含硫的烟道气。烟道气经过已知的烟道气处理，在该烟道气处理中将存在的硫转换成硫酸。所包含的污染物最后被收集到酸性工艺水中，在铜冶炼过程中被称为洗涤溶液和/或洗涤酸。这种工艺水和/或这种洗涤酸可以包含浓度在5％和35％之间的酸。因此，工艺水具有低的且可能的负的pH值。除了铜之外，这种工艺水还包含其他(重)金属，如锌、镉、钼、铅、硒和汞，以及其他污染物，特别是砷。砷是环境毒素，因此目标总是处理积累的残余物或废料，如这种工艺水，并使其尽可能不含砷及其化合物。为此，公知的是例如将砷以硫化物从洗涤酸中析出。例如，由DE3418241A1已知一种用于从废硫酸去除砷的方法，其中在硫化氢气氛中使用硫化钠NaS2和硫氢化钠NaHS的水溶液作为硫化剂，其中硫化钠的量在化学计量上调节成大于废酸的砷含量。在这种沉淀反应中，存在于工艺水中的铜和其他重金属也作为硫化物析出。在沉淀反应之后将析出的硫化物，也就是硫化砷和硫化铜以及其他存在的重金属的硫化物从所得的过滤混合物中过滤出来，随后处置滤饼。在这种去除砷的过程中，随后所得的滤液中砷的残余浓度应尽可能的低，最优地低于1mg/L。对于已知的方法来说，这通过高剂量的硫化物-沉淀试剂实现。由此导致废气中的硫化氢浓度很高，可高达2体积％。此外，在已知的沉淀方法中硫化砷以团块状的形式沉淀，其特点在于密度低、团块尺寸小但总体上相对体积较大。这些团块显示出非常低的沉降趋势而且机械不稳定。因此，在过滤过程中硫化砷-团块也很容易被压碎，并形成一种油膜或污泥，而它们使例如被设计为滤布的过滤器在短时间后堵塞，这就是不能实现另一和/或更有效的过滤过程的原因。因此，该过滤器必须在仅吸收少量硫化物并相应地较短的使用寿命后更换，这使得过滤过程费力、费时且成本高昂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种上述类型的方法，所述方法可以实现从酸性工艺水的更有效地分离砷和至少一种重金属。所述目的上文所述类型的方法中如下实现：a)硫化物-沉淀阶段包括第一硫化物-沉淀步骤，在所述第一硫化物-沉淀步骤中向在第一硫化物-沉淀反应器中的工艺水添加硫化物-沉淀试剂，由此生成仍然包含砷或者仍然包含砷和主要重金属的中间液体；b)在所述第一硫化物-沉淀步骤之后，将中间液体转移到第二硫化物-沉淀反应器中；c)所述硫化物-沉淀阶段包括第二硫化物-沉淀步骤，在所述第二硫化物-沉淀步骤中向在所述第二硫化物-沉淀反应器中的中间液体添加硫化物-沉淀试剂，由此生成基本上不含砷的残余液体。根据本专利技术得出，通过具有上述两个步骤的硫化物-沉淀阶段可以以有效且节约资源的方式实现特别低的砷浓度。为了能够在第一硫化物-沉淀步骤中有针对性地进行硫化物-沉淀试剂的计量，有利的是，在第一硫化物-沉淀步骤之前，在分析阶段中对工艺水进行至少关于砷含量的分析。通过在第一硫化物-沉淀步骤中至少基于工艺水的砷含量添加化学计量不足的硫化物-沉淀试剂，可以首先对砷和存在的主要重金属以及可能的其他重金属进行预沉淀或粗沉淀。其中有利的是，基于工艺水的砷含量以1∶1.2至1∶1.01的比例、优选的1∶1.15至1∶1.01的比例、还优选的1∶1.1至1∶1.01的比例和特别优选的1∶1.05的比例添加化学计量不足的硫化物-沉淀试剂。为了在第二硫化物-沉淀步骤中也能够有针对性地进行硫化物-沉淀试剂的计量，有利的是，在第二硫化物-沉淀步骤之前，在分析阶段中对中间液体进行至少关于砷含量的分析。为了获得剩余的残余液体中特别低的砷浓度，有利的是，在第二硫化物-沉淀步骤中至少基于中间液体的砷含量添加化学计量过量的硫化物-沉淀试剂。有利的是，基于中间液体的砷含量以1.5∶1的比例、2∶1的比例、3∶1的比例或者至少4∶1的比例，或20∶1的比例添加化学计量过量的硫化物-沉淀试剂，。优选的是：a)在第一硫化物-沉淀步骤之后进行至少一个分离阶段，在此过程中析出的硫化物与中间液体分离；和/或b)在第二硫化物-沉淀步骤之后进行至少一个分离阶段，在此过程中析出的硫化物与残余液体分离。通过首先在第一硫化物-沉淀步骤中的化学计量不足的沉淀，所产生的沉淀污泥比在直接的化学计量过量的情况下的沉淀物具有更好的过滤特性。因此，可以利用特别地包括滤布的过滤单元有效地将沉淀的硫化物从中间液体分离。有利的是，向第一硫化物-沉淀反应器和/或第二沉淀反应器和/或一个或多分离阶段中导入空气，特别是经调节的空气。所述空气可以从反应器或分离阶段的气体空间置换硫化氢，从而可以有效地除去存在的硫化氢。特别有效地，来自释放硫化氢的方法阶段和方法步骤中的至少一个的硫化氢被用作硫化物-沉淀试剂或用于生成第一硫化物-沉淀步骤的硫化物-沉淀试剂。以这种方式，与已知的方法相比可以节约大量的硫化物-沉淀试剂，由此可以以节约资源和降低成本的方式去除砷。附图说明以下依据图1和图2进一步说明根据本专利技术的方法的实施例，图1和2示意性地示出了所述方法的两个变体。附图中示出了多个泵和风扇，为清楚起见仅示出以2标记的泵和以4标记的风扇。没有示出管线所需的所有泵和风扇。输送管线在方法示意图中通过箭头说明，箭头方向示出相应的输送方向。省略了输送管线的相应标记。泵和风扇控制各种输送的液体的相应的体积流量。任选地，在管线中还存在阀，但为清楚起见没有具体示出。具体实施方式在标记为I的预处理-工艺期中进行预处理，在此过程中首先准备在上文所述的烟道气处理中获得的洗涤酸6以分离砷和铜。例如，在使用沉淀助剂的情况下，如已知的情况，特别地沉淀和分离由洗涤酸6携带的灰尘颗粒和未溶解的三氧化二砷-颗粒。为此，在分离阶段或过滤阶段A中将洗涤酸通过进料管线导入过滤器单元8。分离出的固体被转移到收集容器10中，并从收集容器10送去处置。所获得的滤液现在构成工艺水12，其应不含砷和重金属，特别是不含铜。在分析阶段B.1中测定工艺水12的至少关于砷含量的组成，并且在本实施例中还测定了铜含量和/或硫酸浓度。如在此处所观察，工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于从含有砷和重金属的酸性、特别是硫酸工艺水(12)中沉淀砷和重金属的方法，其中所述方法包括具有硫化物-沉淀阶段(C)的沉淀工艺期(II)，在所述硫化物-沉淀阶段(C)中通过向工艺水(12)中添加硫化物-沉淀试剂(16)而将砷和至少一种主要重金属一起析出，使得砷以硫化砷析出且所述至少一种主要重金属以金属硫化物析出，/n其特征在于，/na)所述硫化物-沉淀阶段(C)包括第一硫化物-沉淀步骤(C.1)，在所述第一硫化物-沉淀步骤中向在第一硫化物-沉淀反应器(14)中的所述工艺水(12)添加硫化物-沉淀试剂，由此生成仍然包含砷或者仍然包含砷和主要重金属的中间液体(22)；/nb)在所述第一硫化物-沉淀步骤(C.1)之后，将所述中间液体(22)转移到第二硫化物-沉淀反应器(30)中；/nc)所述硫化物-沉淀阶段(C)包括第二硫化物-沉淀步骤(C.2)，在所述二硫化物-沉淀步骤中向在第二硫化物-沉淀反应器中的所述中间液体(22)添加硫化物-沉淀试剂，由此生成基本上不含砷的残余液体(32)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181016 DE 102018125677.91.一种用于从含有砷和重金属的酸性、特别是硫酸工艺水(12)中沉淀砷和重金属的方法，其中所述方法包括具有硫化物-沉淀阶段(C)的沉淀工艺期(II)，在所述硫化物-沉淀阶段(C)中通过向工艺水(12)中添加硫化物-沉淀试剂(16)而将砷和至少一种主要重金属一起析出，使得砷以硫化砷析出且所述至少一种主要重金属以金属硫化物析出，
其特征在于，
a)所述硫化物-沉淀阶段(C)包括第一硫化物-沉淀步骤(C.1)，在所述第一硫化物-沉淀步骤中向在第一硫化物-沉淀反应器(14)中的所述工艺水(12)添加硫化物-沉淀试剂，由此生成仍然包含砷或者仍然包含砷和主要重金属的中间液体(22)；
b)在所述第一硫化物-沉淀步骤(C.1)之后，将所述中间液体(22)转移到第二硫化物-沉淀反应器(30)中；
c)所述硫化物-沉淀阶段(C)包括第二硫化物-沉淀步骤(C.2)，在所述二硫化物-沉淀步骤中向在第二硫化物-沉淀反应器中的所述中间液体(22)添加硫化物-沉淀试剂，由此生成基本上不含砷的残余液体(32)。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一硫化物-沉淀步骤(C.1)之前，在分析阶段(B.1)对所述工艺水(12)进行至少关于砷含量的分析。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述第一硫化物-沉淀步骤(C.1)中至少基于所述工艺水(12)的砷含量添加化学计量不足的硫化物-沉淀试剂。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于工艺水(12)的砷含量以1∶1.2至1∶1.01的比例、优选的1∶1.15至1∶1.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·舒马赫，U·斯坦，B·梅森扎尔，
申请(专利权)人：艾森曼环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE